Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Для получения вкладышей с интеллектуальными и активными свойствами использовались биополимеры альгинат натрия и пектин. Исследовались массовые соотношения биополимеров 1:1, 1:2 и 2:1. Биополимеры смешивали с наночастицами оксида цинка, растворяли в 100 мл воды при нагревании при постоянном перемешивании. Вносили глицерин и продолжали перемешивание. По окончании перемешивания пленкообразующий раствор охлаждали до комнатной температуры и вносили экстракты черноплодной рябины или свеклы. Пленки получали методом отливки с последующим высушивание в дегидраторе в течение 24 ч. Также были получены пленки без добавления наночастиц оксида цинка и экстрактов. После высушивания в дегидраторе были получены прозрачные пленки кремового (без экстракта), розового (с добавлением экстракта черноплодной рябины) или бледно-розового (с добавлением экстракта свеклы) цвета, с шероховатой поверхностью. Определено общее содержание фенольных соединений в пленках. Отмечено более высокое содержание фенольных соединений в экстракте черноплодной рябины и пленках с его добавлением по сравнению с образцами с экстрактом свеклы. Пленки состава альгинат натрия:пектин 2:1 с добавлением экстрактов проявили наибольшие барьерные свойства по отношению к водяным парам. Добавление экстрактов в состав пленок, как правило, вызывало снижение величины пропускания водяных паров. Получаемые пленки растворялись в воде, образуя коллоидные растворы, вследствие чего оказалось невозможным определить коэффициент набухания пленок. Образцы пленок с экстрактами характеризовались большим значением непрозрачности по сравнению с контрольными. Снижение прозрачности пленок при добавлении экстрактов, вероятно, объясняется рассеянием и поглощением видимого света, которое обусловлено присутствием в них антоцианов или беталаинов. Все пленки показали минимальное пропускание света в области дальнего УФ и сильное пропускание в видимом диапазоне. Наиболее низкий коэффициент пропускания имели пленки с экстрактом черноплодной рябины. Микроскопирование пленок показало, что структура поверхности и поперечного сечения плёнки гладкая и однородная, что свидетельствует о хорошей совместимости всех компонентов пленок. На поперечном сечении плёнки без наночастиц оксида цинка имели однородное, плотное и гладкое поперечное сечение, в то время как в плёнка с включением наночастиц наблюдались некоторые скопления из-за нерастворённых наночастиц ZnO. Также отмечено, что плёнки с растительными экстрактами, но без наночастиц имели относительно более гладкое и плотное поперечное сечение, что указывает на то, что небольшое количество экстрактов может хорошо распределяться в матрице биополимера. Чувствительность к изменению pH является важной характеристикой интеллектуальной упаковки. Пленки с экстрактом черноплодной рябины имели бледно-розовый цвет при pH 2-4, становились несколько бледнее при pH 5-6, далее вновь темнели до розового при pH 8, бордового при pH 9 и приобретали сине-зеленый оттенок при pH 10-12. Цветовой отклик пленок не идентичен отклику соответствующего экстракта (с учетом насыщенности цвета). Пленки с добавлением экстракта свеклы имели розовый цвет при pH 2-3, слабо-розовый при pH 4-5, становились розовыми при pH 6-8, бледно-розовыми при pH 9-11 и почти прозрачными при pH 12. Пленки с экстрактом черноплодной рябины позволяют увидеть изменение при переходе к щелочной среде. В спектрах поглощения пленок с экстрактом черноплодной рябины наблюдается маленький пик в диапазоне длин волн 268-278 нм. В спектрах пленок с экстрактом свеклы пики отсутствуют. Наибольшую антирадикальную активность показали пленки с добавлением экстракта черноплодной рябины. У образца с экстрактом и ZnO в составе выявлена антимикробная активность, особенно выраженная при концентрации наночастиц оксида цинка в коллоидном растворе 500 мкг/мл. У него выявлена выраженная антибактериальная активность в исследуемых концентрациях в отношении грамположительные как спорообразующих, так и неспорообразующих бактерий Bacillus subtilis, Staphylococcus citreus, соответственно. Бактерицидные и бактериостатические диаметры зон задержки роста этих бактерий в присутствии оксида цинка составили значительные величины 18.7 мм, 19.6 мм, 17.7 мм и 19.7 мм, соответственно. Выявлено наличие выраженных фунгицидных и фунгистатических свойств у исследованных образцов с оксидом цинка и экстрактом и только с экстрактом особенно в отношении Candida Tropicalis. Из полученных данных следует, что фунгицидные и фунгистатические свойств оксида цинка более чем на 30% превосходят его антимикробные свойства в отношении бактерий. Также можно отметить фунгицидный эффект действия образцов в отношении дрожжей Saccharomyces cerevisiae, который менее выражен по сравнению с Candida Tropicalis. Образцы мяса свинины упакованы в образцы биопленок с включением оксида цинка, экстракта черноплодной рябины и без них в качестве контроля. После инкубации при температуре 25 °C в течение двух дней было обнаружено бактериальное загрязнение мяса, однако использование биопленок позволило снизить общее количество колониеобразующих единиц бактерий. Ингибирующий эффект образцов 1 и 2 также был измерен для S. aureus, Salmonella Typhimurium и E. Coli, которые были введены вручную в мясо свинины. Рост бактерий был значительно подавлен наночастицами оксида цинка. Исходный уровень pH образцов свинины составлял 5,70, который значительно повысился до 6,77 в контрольном образце, 6,06-6,13 в образцах, покрытых пленками с наночастицами оксида цинка и растительными экстрактами после 14 дней хранения. Исходное значение перекисного числа образцов составляло 1 мэкв пероксида на 1000 г липидов, что указывает на хорошее качество исходного мяса. Значение перекисного числа в контрольном образце увеличивалось и достигло максимального значения на 12-й день, а далее значение снижалось из-за разрушения перекисей. Во время хранения перекисное число в контрольной группе было значительно выше, чем в обработанных образцах. Содержание тиобарбитурового числа (ТБЧ) во всех образцах значительно увеличилось за 14 дня хранения. Исходное значение ТБЧ для говядины составляло 0,46 мг малонового ангидрида (МДА)/кг. Тенденция к увеличению значений TБЧ в контрольных образцах была значительно выше, чем в обработанных образцах, и достигла 3,25 мг МДА/кг в контрольных образцах через 14 дней. Для определения потенциальной миграции наночастиц в образцах мяса свинины в течение 14 дней хранения (1-й, 3-й, 7-й и 14-й дни эксперимента) была проведена масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой. Согласно результатам исследований, в образцах мяса свинины в течение 14 дней эксперимента, проведённого в трёхкратной повторности, не наблюдалось миграции Zn, представляющего оксид цинка.